Analyse expérimentale et modélisation du transfert de matière et du ...
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Chapitre 4 : Simulation <strong>de</strong> l’hydrodynamique <strong>et</strong> <strong>du</strong> <strong>transfert</strong> <strong>de</strong> masse dans les écoulements <strong>de</strong> types zone <strong>de</strong> mélange diphasiqueChapitre 4 :Simulation <strong>de</strong> l’hydrodynamique <strong>et</strong> <strong>du</strong> <strong>transfert</strong><strong>de</strong> masse dans les écoulements <strong>de</strong> types zone <strong>de</strong>mélange diphasique4.1 Intro<strong>du</strong>ctionLes simulations numériques présentées dans ces travaux <strong>de</strong> thèse ont été réalisées à l’ai<strong>de</strong><strong>du</strong> co<strong>de</strong> Melodif, co<strong>de</strong> semi-in<strong>du</strong>striel développé par EDF dans le années 1990. Melodifest un co<strong>de</strong> bidimensionnel diphasique Eulérien-Eulérien développé pour la simulation<strong>de</strong>s écoulements à inclusions dispersées, au sein <strong>de</strong>squels peuvent se pro<strong>du</strong>ire au niveau<strong>de</strong>s interfaces <strong>de</strong>s phénomènes <strong>de</strong> <strong>transfert</strong> thermiques, <strong>de</strong> masse ou <strong>de</strong> quantité <strong>de</strong>mouvement (Simonin, 1990 ; Simonin & Violl<strong>et</strong>, 1989 <strong>et</strong> 1990 ; Bel F’dhila & Simonin,1992). Le modèle résout <strong>de</strong>s équations <strong>de</strong> conservation <strong>de</strong> la masse, <strong>de</strong> bilan <strong>de</strong> quantité<strong>de</strong> mouvement <strong>et</strong> d'enthalpie formulées pour chacune <strong>de</strong>s phases, <strong>et</strong> couplées à travers lestermes <strong>de</strong> <strong>transfert</strong>s interfaciaux.Les modèles <strong>de</strong> turbulence <strong>et</strong> <strong>de</strong> <strong>transfert</strong> interfacial <strong>du</strong> co<strong>de</strong> Melodif ont été révisés aucours <strong>de</strong>s travaux <strong>de</strong> thèse <strong>de</strong> Bellakhal (2005) pour <strong>de</strong>s applications à <strong>de</strong>s écoulements àbulles. En particulier, le modèle <strong>de</strong> turbulence au premier ordre à trois équations implantédans le co<strong>de</strong> a été modifié pour prendre en compte les résultats issus <strong>de</strong> modélisations ausecond ordre <strong>de</strong> la turbulence en écoulement à bulles à faibles taux <strong>de</strong> vi<strong>de</strong> (Chahed,1999) <strong>et</strong> qui con<strong>du</strong>isent par ré<strong>du</strong>ction à un modèle <strong>de</strong> turbulence à trois équations( k0, k S, ε0). Les modèles implantés ont été validés dans <strong>de</strong>s configurations <strong>de</strong> based’écoulements à bulles à faibles taux <strong>de</strong> vi<strong>de</strong> : turbulence homogène avec <strong>et</strong> sanscisaillement, couches cisaillées minces 2-D (couches <strong>de</strong> mélange <strong>et</strong> sillage à bulles). Lacomparaison <strong>de</strong>s résultats numériques avec ceux obtenus avec les modèles initiaux <strong>du</strong>co<strong>de</strong> montre la pertinence <strong>de</strong>s modifications intro<strong>du</strong>ites. Elle indique également que lemodèle <strong>de</strong> turbulence à trois équations fournit <strong>de</strong>s résultats sensiblement i<strong>de</strong>ntiques àceux obtenus à l'ai<strong>de</strong> <strong>du</strong> modèle au second ordre.C’est c<strong>et</strong>te version <strong>du</strong> co<strong>de</strong> qui a été mise en œuvre dans les simulations présentées dansces travaux <strong>de</strong> thèse. Dans le cadre <strong>de</strong> ces travaux, nous avons modélisé une équation <strong>de</strong>100